導(dǎo)熱管、鍋爐以及蒸汽渦輪設(shè)備的制造方法
【專利摘要】火爐壁管(35)設(shè)置于鍋爐中，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該火爐壁管(35)的內(nèi)部流通，其中，具備：形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部(36)；以及利用螺旋形狀的所述槽部(36)而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部(37)，在沿所述管軸方向剖切而成的剖面中，若將所述槽部(36)的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將所述肋部(37)的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將管外徑[mm]設(shè)為D，則所述槽部(36)的寬度Wg[mm]、所述肋部(37)的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足Wg/(Hr·D)＞0.40。
【專利說明】
導(dǎo)熱管、鍋爐以及蒸汽渦輪設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水等熱媒在內(nèi)部流通的導(dǎo)熱管、鍋爐以及蒸汽渦輪設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為供水等熱媒流通的導(dǎo)熱管，公知在內(nèi)表面上具備形成多重螺紋的翅片的內(nèi)表面帶翅片的管(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。該內(nèi)表面帶翅片的管的內(nèi)部形成為亞臨界壓力。在達(dá)到亞臨界壓力的內(nèi)表面帶翅片的管的內(nèi)部流通的水存在通過導(dǎo)熱管被加熱而進(jìn)行膜沸騰的情況。若產(chǎn)生膜沸騰，則因形成在管的內(nèi)表面的蒸汽膜而使得熱傳遞降低，故而管的溫度上升。因此，對于內(nèi)表面帶翅片的管，為了抑制膜沸騰所導(dǎo)致的管的溫度上升而將翅片的形狀設(shè)為規(guī)定形狀。具體而言，內(nèi)表面帶翅片的管構(gòu)成為，翅片的導(dǎo)程最大為平均管內(nèi)徑的平方根的0.9倍，或翅片的半徑方向高度最小為平均管內(nèi)徑的0.04倍。
[0003]另外，作為在超臨界壓力變壓運(yùn)轉(zhuǎn)方式的貫流形蒸汽產(chǎn)生裝置中使用的導(dǎo)熱管，公知水冷管壁組的水冷壁管(來復(fù)線管)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。該來復(fù)線管在其內(nèi)表面設(shè)置有螺旋狀突起。貫流形蒸汽產(chǎn)生裝置在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行亞臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)，通過在來復(fù)線管的內(nèi)表面設(shè)置螺旋狀突起，從而在亞臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將來復(fù)線管的管壁溫度維持在允許溫度以下。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-118507號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-137501號(hào)公報(bào)發(fā)明概要
[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]這樣，在專利文獻(xiàn)I所記載的內(nèi)表面帶翅片的管等導(dǎo)熱管中，為了在所述導(dǎo)熱管的內(nèi)部為亞臨界壓力的狀態(tài)下抑制膜沸騰所導(dǎo)致的管的溫度上升，將翅片的形狀設(shè)為規(guī)定形狀。相同地，專利文獻(xiàn)2所記載的來復(fù)線管在內(nèi)表面設(shè)置有螺旋狀突起，以便在亞臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將來復(fù)線管的管壁溫度維持在允許溫度以下。
[0010]另一方面，對于導(dǎo)熱管，有時(shí)在其內(nèi)部處于超臨界壓力的狀態(tài)下使作為熱媒的水流通。在超臨界壓力下流通的水即便被加熱也不會(huì)沸騰(不會(huì)形成氣液二相狀態(tài))，而是以單相的狀態(tài)在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通。在此，在達(dá)到超臨界壓力的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的水在導(dǎo)熱管加熱時(shí)處于低質(zhì)量速度(流速低)或被賦予高熱流量時(shí)，存在產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的情況。若產(chǎn)生導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象，則從導(dǎo)熱管朝向水的熱傳遞降低，因此導(dǎo)熱管的溫度容易上升。
[0011]另外，對于內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的導(dǎo)熱管，在熱傳導(dǎo)率低的情況下，從導(dǎo)熱管朝向水的熱傳遞降低，因此導(dǎo)熱管的溫度容易上升。在此，在專利文獻(xiàn)I中，形成為以導(dǎo)熱管的內(nèi)部達(dá)到亞臨界壓力的狀態(tài)的情況、即導(dǎo)熱管的內(nèi)部成為氣液二相狀態(tài)的情況為條件的翅片的形狀。因此，由于導(dǎo)熱管的內(nèi)部未形成為以成為單相的狀態(tài)的情況為條件的翅片的形狀，因此即便應(yīng)用專利文獻(xiàn)I的發(fā)明，也難以抑制導(dǎo)熱管的溫度上升。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]
[0013]因此，本發(fā)明的課題在于提供能夠通過抑制超臨界壓力時(shí)的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生來抑制管溫度的上升的導(dǎo)熱管、鍋爐以及蒸汽渦輪設(shè)備。
[0014]另外，本發(fā)明的課題在于提供能夠抑制超臨界壓力時(shí)的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并且能夠通過提高熱傳導(dǎo)率來抑制管溫度的上升的導(dǎo)熱管、鍋爐以及蒸汽渦輪設(shè)備。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]本發(fā)明的導(dǎo)熱管設(shè)置于鍋爐，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備:形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部，在沿所述管軸方向剖切而成的剖面中，若將所述槽部的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將管外徑[mm]設(shè)為D，則所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足“Wg/(Hr.D)>0.40”。
[0017]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的情況下，通過滿足Wg/(Hr.D) >0.40，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，能夠在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠抑制管溫度的上升。
[0018]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1000?2000kg/m2s。
[0019]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的水等熱媒處于低質(zhì)量速度或被賦予高熱流量的情況下，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0020]另外，優(yōu)選的是，若將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切的剖面的濕周長度[mm]設(shè)為L，則所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足“(Pr.Nr)/Hr> 1.25L+55”。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的情況下，通過滿足(Pr.ΝΓ)/ΗΓ>1.25Ι>55，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，能夠在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠抑制管溫度的上升。
[0022]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1500kg/m2s以下。
[0023]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便降低在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的熱媒的質(zhì)量速度，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0024]另外，優(yōu)選的是，所述管外徑D[mm]形成為“25mm < D < 40mm”。
[0025]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，若管外徑是25mm?40mm，則效果更顯著。
[0026]本發(fā)明的另一導(dǎo)熱管設(shè)置于鍋爐，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備:形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部，若將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切的剖面的濕周長度[mm]設(shè)為L，則所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足“(Pr.Nr)/Hr> 1.25L+55”。
[0027]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的情況下，通過滿足(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，能夠在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠抑制管溫度的上升。
[0028]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1500kg/m2s以下。
[0029]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便降低在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的熱媒的質(zhì)量速度，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0030]另外，優(yōu)選的是，在沿所述管軸方向剖切的剖面中，若將所述槽部的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將管外徑[mm]設(shè)為D，則所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足“Wg/(Hr.D)>0.40”。
[0031]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的情況下，通過滿足Wg/(Hr.D)>0.40，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，能夠在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠抑制管溫度的上升。
[0032]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1000?2000kg/m2s。
[0033]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的水等熱媒處于低質(zhì)量速度或被賦予高熱流量的情況下，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0034]另外，優(yōu)選的是，所述管外徑D[mm]形成為“25_ < D < 40mm”。
[0035]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，若管外徑是25mm?40mm，則效果更顯著。
[0036]本發(fā)明的另一導(dǎo)熱管設(shè)置于鍋爐，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備:形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部，若將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將所述肋部的在所述內(nèi)周面的周向上的寬度[mm]設(shè)為Wr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面的濕周長度[mm]設(shè)為L，將沿所述管軸方向剖切而成的剖面內(nèi)的所述管軸方向上的所述槽部的寬度[mm]設(shè)為Wg，將管外徑[mm]設(shè)為D，則所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足“Wg/(Hr.D)>0.40”，并且所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的寬度fclimm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)>0.40L+9.0”。
[0037]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的情況下，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，并提高熱傳導(dǎo)率。因此，通過在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率，能夠抑制管溫度的上升。
[0038]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1000?2000kg/m2s。
[0039]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的水等熱媒處于低質(zhì)量速度或被賦予高熱流量的情況下，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。
[0040]另外，優(yōu)選的是，在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度是1500kg/m2s以下。
[0041]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即便在降低在導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的熱媒的質(zhì)量速度的情況下，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。
[0042]另外，優(yōu)選的是，所述管外徑D[mm]形成為“25_ < D < 35mm”。
[0043]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，若管外徑是25mm?35mm，則能夠?qū)崦降馁|(zhì)量流速設(shè)為至少所述的任一范圍，能夠使熱媒的質(zhì)量流速成為適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量流速。在此，在將導(dǎo)熱管應(yīng)用于鍋爐的情況下，在內(nèi)部流通的熱媒的質(zhì)量流速為預(yù)先確定的質(zhì)量流速。在該情況下，相對于已經(jīng)確定的質(zhì)量流速，若管外徑變小則質(zhì)量流速增大，另一方面，若管外徑增大則質(zhì)量流速變小。因此，若要形成與滿足上式的導(dǎo)熱管的形狀相適的質(zhì)量流速，通過將管外徑設(shè)為25mm?35mm的范圍，能夠形成已經(jīng)確定的質(zhì)量流速，能夠使熱傳導(dǎo)率的性能最佳。
[0044]另外，優(yōu)選的是，所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的寬度Wr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足“(Pr.Nr)/(Hr.Wr) <0.40L+80”。
[0045]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在“(Pr.Nr)/(Hr.ffr) >0.40L+9.0”的式子中，若左邊的式子極端增大，則表示肋部的間隔Pr擴(kuò)大，肋部的數(shù)量Nr增多，肋部的高度Hr變?yōu)榱?，肋部的周向上的寬度Wr變?yōu)榱悖识蝗菀拙S持導(dǎo)熱管的形狀。因此，通過滿足“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)<0.40L+80”這一式子，能夠容易地將導(dǎo)熱管維持為適當(dāng)形狀。
[0046]本發(fā)明的鍋爐的特征在于，具備作為火爐壁管而使用的所述導(dǎo)熱管，所述火爐壁管構(gòu)成所述鍋爐的火爐壁且在以額定輸出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在超臨界壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0047]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑺龅膶?dǎo)熱管用作構(gòu)成鍋爐的火爐壁的火爐壁管。需要說明的是，這樣的火爐壁管也被稱作來復(fù)線管。
[0048]本發(fā)明的另一鍋爐的特征在于，通過利用火焰的輻射或者高溫氣體加熱所述的導(dǎo)熱管，由此加熱在所述導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒。
[0049]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在超臨界壓力時(shí)，能夠抑制導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，或在抑制導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象產(chǎn)生的同時(shí)提高熱傳導(dǎo)率。因此，能夠適當(dāng)?shù)鼐S持從導(dǎo)熱管朝向作為熱媒的水的熱傳遞，能夠穩(wěn)定地從水生成蒸汽。需要說明的是，作為高溫氣體，例如，可以是使燃料燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體，也可以從氣體渦輪等設(shè)備排出的廢氣。換句話說，作為使用了內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的導(dǎo)熱管的鍋爐，例如，也可以應(yīng)用利用火焰的輻射或者燃燒氣體對導(dǎo)熱管進(jìn)行加熱的超臨界壓力變壓運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐、或者超臨界壓力定壓運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐等。在該情況下，通過導(dǎo)熱管在徑向上排列多個(gè)而構(gòu)成設(shè)置于鍋爐內(nèi)的火爐的火爐壁。另外，作為使用了內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的導(dǎo)熱管的其他鍋爐，例如也可以應(yīng)用利用廢氣加熱導(dǎo)熱管的廢熱回收鍋爐等。在該情況下，導(dǎo)熱管作為沿徑向排列多個(gè)而成的導(dǎo)熱管組而構(gòu)成，收容在供廢氣流通的容器的內(nèi)部。這樣，只要導(dǎo)熱管是內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的鍋爐，則可以應(yīng)用于任一鍋爐。
[0050]本發(fā)明的蒸汽渦輪設(shè)備的特征在于，具備:所述的鍋爐；以及蒸汽渦輪，其利用作為所述熱媒的水被加熱而生成的蒸汽進(jìn)行工作，所述水在設(shè)置于所述鍋爐中的所述導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通。[0051 ]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在超臨界壓力時(shí)，能夠抑制導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，或在抑制導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生的同時(shí)提高熱傳導(dǎo)率。因此，能夠適當(dāng)?shù)鼐S持從導(dǎo)熱管朝向水的熱傳遞，能夠穩(wěn)定地生成蒸汽。因此，能夠穩(wěn)定地朝向蒸汽渦輪供給蒸汽，故而蒸汽渦輪的工作也變穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0052]圖1是示出實(shí)施例1所涉及的火力發(fā)電設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0053]圖2是沿火爐壁管的管軸方向剖切時(shí)的火爐壁管的剖視圖。
[0054]圖3是以與火爐壁管的管軸方向正交的面剖切時(shí)的火爐壁管的剖視圖。
[0055]圖4是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。
[0056]圖5是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。
[0057]圖6是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0058]圖7是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0059]圖8是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0060]圖9是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的以與管軸方向正交的面剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0061]圖10是示出越過階梯差時(shí)的流動(dòng)(后退流)與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的說明圖。
[0062]圖11是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。
[0063 ]圖12是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。
[0064]圖13涉及實(shí)施例2的火爐壁管，是示出與濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。
[0065]圖14涉及實(shí)施例3的火爐壁管，是示出與濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。
[0066]圖15涉及實(shí)施例4的火爐壁管，是示出與濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0067]以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的實(shí)施例。需要說明的是，并不通過該實(shí)施例限定本發(fā)明。另外，下述實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)要素包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地置換或者實(shí)際相同的結(jié)構(gòu)要素。此外，以下記載的結(jié)構(gòu)要素能夠適當(dāng)?shù)亟M合，另外，在存在多個(gè)實(shí)施例的情況下，也能夠組合各實(shí)施例。
[0068][實(shí)施例1]
[0069]圖1是示出實(shí)施例1所涉及的火力發(fā)電設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是沿火爐壁管的管軸方向剖切時(shí)的火爐壁管的剖視圖。圖3是以火爐壁管的與管軸方向正交的面剖切時(shí)的火爐壁管的剖視圖。
[0070]實(shí)施例1的火力發(fā)電設(shè)備使用將煤炭(煙煤、次煙煤等)粉碎而成的微粉煤作為微粉燃料(固體燃料)。該火力發(fā)電設(shè)備使微粉煤燃燒，利用通過燃燒而產(chǎn)生的熱量生成蒸汽，利用生成的蒸汽使蒸汽渦輪旋轉(zhuǎn)，由此驅(qū)動(dòng)與蒸汽渦輪連接的發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電力。
[0071]如圖1所示那樣，火力發(fā)電設(shè)備I具備鍋爐10、蒸汽渦輪11、冷凝器12、高壓供水加熱器13以及低壓供水加熱器14、脫氣器15、供水栗16以及發(fā)電機(jī)17。該火力發(fā)電設(shè)備I成為具備蒸汽渦輪11的蒸汽渦輪設(shè)備的一個(gè)方式。
[0072]將鍋爐10作為傳統(tǒng)鍋爐使用，形成為利用燃燒器41使微粉煤燃燒、并能夠使用作為導(dǎo)熱管發(fā)揮功能的火爐壁管35回收因該燃燒而產(chǎn)生的熱量的微粉煤焚燒鍋爐。另外，該鍋爐10為使火爐壁管35的內(nèi)部成為超臨界壓力或者亞臨界壓力的超臨界壓力變壓運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐。鍋爐10具備火爐21、燃燒裝置22、汽水分離器23、過熱器24以及再熱器25。
[0073]火爐21具有包圍四周的火爐壁31，通過四周的火爐壁31形成為四方筒形狀。并且，四方筒形狀的火爐21的延伸的長邊方向?yàn)殂U垂方向，相對于鍋爐10的設(shè)置面垂直?；馉t壁31使用多個(gè)火爐壁管35構(gòu)成，多個(gè)火爐壁管35沿徑向排列配置，以形成火爐壁31的壁面。
[0074]各火爐壁管35形成為圓筒形狀，其管軸方向是鉛垂方向，相對于鍋爐10的設(shè)置面垂直。另外，該火爐壁管35是內(nèi)部形成有螺旋狀的槽的所謂的來復(fù)線管。作為熱媒的水在火爐壁管35的內(nèi)部流通。該火爐壁管35的內(nèi)壓根據(jù)鍋爐10的運(yùn)轉(zhuǎn)而相應(yīng)地成為超臨界壓力或亞臨界壓力?；馉t壁管35的鉛垂方向的下方側(cè)是流入側(cè)，鉛垂方向的上方側(cè)是流出側(cè)。這樣，本實(shí)施例的鍋爐10的火爐21形成為火爐壁管35垂直的垂直管形火爐方式。需要說明的是，火爐壁管35的詳細(xì)內(nèi)容后述。
[0075]燃燒裝置22具有裝配于火爐壁31的多個(gè)燃燒器41。需要說明的是，在圖1中，僅圖示了一個(gè)燃燒器41。多個(gè)燃燒器41使作為燃料的微粉煤燃燒，在火爐21內(nèi)形成火焰。此時(shí)，多個(gè)燃燒器41以使所形成的火焰變成回轉(zhuǎn)流的方式使微粉煤燃燒。于是，多個(gè)燃燒器41利用使燃料燃燒而產(chǎn)生的高溫的燃燒氣體(高溫氣體)加熱火爐壁管35。對于多個(gè)燃燒器41，例如將沿火爐21的周圍隔開規(guī)定間隔地配設(shè)的多個(gè)燃燒器作為一組，將一組燃燒器41在鉛垂方向(火爐21的長邊方向)上隔開規(guī)定間隔地配置多層。
[0076]過熱器(superheater)24設(shè)置在火爐21內(nèi)，使從火爐21的火爐壁管35經(jīng)由汽水分離器23供給的蒸汽過熱。利用過熱器24進(jìn)行過熱后的蒸汽經(jīng)由主蒸汽配管46向蒸汽渦輪11供給。
[0077]再熱器25設(shè)置在火爐21內(nèi)，加熱蒸汽渦輪11(的高壓渦輪51)中利用的蒸汽。從蒸汽渦輪11(的高壓渦輪51)經(jīng)由低溫再熱蒸汽配管47流入再熱器25的蒸汽通過再熱器25被加熱，加熱后的蒸汽從再熱器25經(jīng)由高溫再熱蒸汽配管48再次流入蒸汽渦輪11(的中壓渦輪 52)。
[0078]蒸汽渦輪11具有高壓渦輪51、中壓渦輪52以及低壓渦輪53，所述的渦輪51、52、53通過成為旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子54連結(jié)為能夠一體旋轉(zhuǎn)。在高壓渦輪51的流入側(cè)連接有主蒸汽配管46，在其流出側(cè)連接有低溫再熱蒸汽配管47。高壓渦輪51借助從主蒸汽配管46供給的蒸汽而旋轉(zhuǎn)，并將使用后的蒸汽從低溫再熱蒸汽配管47排出。在中壓渦輪52的流入側(cè)連接有高溫再熱蒸汽配管48，在其流出側(cè)連接有低壓渦輪53。中壓渦輪52借助從高溫再熱蒸汽配管48供給的再熱后的蒸汽而旋轉(zhuǎn)，并將使用后的蒸汽朝向低壓渦輪53排出。在低壓渦輪53的流入側(cè)連接有中壓渦輪52，在其流出側(cè)連接有冷凝器12。低壓渦輪53借助從中壓渦輪52供給的蒸汽而旋轉(zhuǎn)，并將使用后的蒸汽朝向冷凝器12排出。轉(zhuǎn)子54與發(fā)電機(jī)17連接，通過高壓渦輪51、中壓渦輪52以及低壓渦輪53的旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)17旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0079]冷凝器12利用設(shè)置于內(nèi)部的冷卻翅片56使從低壓渦輪53排出的蒸汽凝結(jié)而恢復(fù)(冷凝)成水。凝結(jié)后的水從冷凝器12朝向低壓供水加熱器14供給。低壓供水加熱器14將通過冷凝器12凝結(jié)后的水在低壓的狀態(tài)下加熱。加熱后的水從低壓供水加熱器14朝向脫氣器15供給。脫氣器15對從低壓供水加熱器14供給的水進(jìn)行脫氣。脫氣后的水從脫氣器15朝向高壓供水加熱器13供給。高壓供水加熱器13將通過脫氣器15脫氣后的水在高壓的狀態(tài)下進(jìn)行加熱。加熱后的水從高壓供水加熱器13朝向鍋爐10的火爐壁管35供給。需要說明的是，在脫氣器15與高壓供水加熱器13之間設(shè)置有供水栗16，從脫氣器15朝向高壓供水加熱器13供給水。
[0080]發(fā)電機(jī)17與蒸汽渦輪11的轉(zhuǎn)子54連接，通過利用轉(zhuǎn)子54被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生電力。
[0081]需要說明的是，雖未圖示，但火力發(fā)電設(shè)備I設(shè)置有脫硝裝置、電集塵機(jī)、引風(fēng)機(jī)、脫硫裝置，在下游端部設(shè)置有煙囪。
[0082]在這樣構(gòu)成的火力發(fā)電設(shè)備I中，在鍋爐10的火爐壁管35內(nèi)流通的水被鍋爐10的燃燒裝置22加熱。被燃燒裝置22加熱后的水在通過汽水分離器23而流入過熱器24之前的期間形成為蒸汽，蒸汽依次通過過熱器24以及主蒸汽配管46而供給至蒸汽渦輪11。供給至蒸汽渦輪11的蒸汽依次通過高壓渦輪51、低溫再熱蒸汽配管47、再熱器25、高溫再熱蒸汽配管48、中壓渦輪52以及低壓渦輪53，流入冷凝器12。此時(shí)，蒸汽渦輪11借助流通的蒸汽進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此經(jīng)由轉(zhuǎn)子54對發(fā)電機(jī)17進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，在發(fā)電機(jī)17中產(chǎn)生電力。流入冷凝器12的蒸汽通過冷卻翅片56被凝結(jié)而恢復(fù)成水。利用冷凝器12凝結(jié)后的水依次通過低壓供水加熱器14、脫氣器15、供水栗16以及高壓供水加熱器13，再次向火爐壁管35內(nèi)供給。這樣，本實(shí)施例的鍋爐10成為貫流鍋爐。
[0083]接下來，參照圖2以及圖3說明火爐壁管35。如圖2以及圖3所示那樣，火爐壁管35形成為以中心線I作為中心的圓筒形狀?；馉t壁管35如上述那樣設(shè)置成其管軸方向?yàn)殂U垂方向，在內(nèi)部，水從鉛垂方向的下方側(cè)朝向上方側(cè)流通。另外，作為來復(fù)線管構(gòu)成的火爐壁管35在其內(nèi)周面Pl形成有朝向管軸方向成為螺旋形狀的槽部36。另外，在火爐壁管35中，通過螺旋形狀的槽部36，朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的肋部37以呈朝向管軸方向的螺旋形狀的方式形成。在此，將火爐壁管35的管外徑、換句話說將在外周面P3中穿過中心線I的直徑設(shè)為管外徑D。需要說明的是，管外徑D形成為幾十毫米級別的長度。因此，管外徑D的單位是[mm]。
[0084]在以與管軸方向正交的面剖切而成的圖3所示的剖面中，槽部36在內(nèi)周面Pl的周向上以隔開規(guī)定間隔的方式形成有多個(gè)。在實(shí)施例1中，槽部36在圖3所示的剖面中形成有六條。因此，肋部37在圖3所示的剖面中也形成有六條。需要說明的是，在實(shí)施例1中，雖將形成于火爐壁管35的槽部36的數(shù)量設(shè)為六條，但槽部36只要形成有多個(gè)即可，不特別限定。
[0085]另外，由于各槽部36形成為向徑向的外側(cè)沒入，因此各槽部36的底面(換句話說，槽部36的徑向外側(cè)的面)成為比內(nèi)周面Pl靠徑向外側(cè)的內(nèi)周面P2。該內(nèi)周面P2在圖3所示的剖面中形成為以中心線I作為中心的圓形。換句話說，內(nèi)周面Pl與內(nèi)周面P2形成在同心圓上，內(nèi)周面Pl位于徑向內(nèi)側(cè)，內(nèi)周面P2位于徑向外側(cè)。在此，將火爐壁管35的內(nèi)側(cè)的內(nèi)周面Pl的直徑設(shè)為小內(nèi)徑dl，將火爐壁管35的外側(cè)的內(nèi)周面P2的直徑設(shè)為大內(nèi)徑d2。
[0086]另外，由于各槽部36朝向管軸方向形成為螺旋形狀，因此在沿管軸方向剖切的圖2所示的剖面中，在內(nèi)周面Pl的管軸方向上以隔開規(guī)定間隔的方式形成有多個(gè)。
[0087]在以與管軸方向正交的面剖切而成的圖3所示的剖面中，肋部37在內(nèi)周面Pl的周向上以隔開規(guī)定間隔的方式形成有多個(gè)。在實(shí)施例1中，由于槽部36形成有六條，因此形成在槽部36之間的肋部37形成有六條。需要說明的是，在實(shí)施例1中，雖將形成于火爐壁管35的肋部37的數(shù)量設(shè)為六條，但與槽部36相同，肋部37只要形成多個(gè)即可，不特別限定。
[0088]另外，各肋部37從各槽部36的底面(換句話說內(nèi)周面P2)朝向徑向內(nèi)側(cè)突出形成。另外，由于肋部37朝向管軸方向形成為螺旋形狀，因此在沿管軸方向剖切而成的圖2所示的剖面中，肋部37在管軸方向上以隔開規(guī)定間隔的方式在內(nèi)周面P2形成有多個(gè)。
[0089]在此，如圖2所示那樣，將肋部37的徑向上的高度設(shè)為肋高度Hr。具體而言，肋高度Hr是從內(nèi)周面P2到肋部37位于徑向的最內(nèi)側(cè)的部位(即頂部)的高度。另外，在圖3所示的剖面中，將肋部37的周向上的寬度設(shè)為肋寬度Wr。具體而言，肋寬度ffr是肋部37的周向的一側(cè)的與內(nèi)周面P2的交界和肋部37的周向的另一側(cè)的與內(nèi)周面P2的交界之間的寬度。
[0090]另外，在圖2所示的剖面中，將槽部36的管軸方向上的寬度設(shè)為槽寬度Wg，將管軸方向上相鄰的肋部37的間隔設(shè)為肋間隔Pr。具體而言，槽寬度Wg是槽部36的管軸方向的一側(cè)的內(nèi)周面P2與肋部37的交界和槽部36的管軸方向的另一側(cè)的內(nèi)周面P2與肋部37的交界之間的寬度。另外，間隔Pr是肋部37的管軸方向上的中心彼此間的距離。
[0091]此外，在圖3所示的剖面中，將火爐壁管35與在內(nèi)部流通的水接觸的長度設(shè)為濕周長度L，將肋部37的數(shù)量設(shè)為肋數(shù)量Nr。需要說明的是，在圖3中，濕周長度L為了方便圖示而采用類似于圓周這樣的記載，但如前所述，濕周長度L是流路剖面中與流體接觸的壁面的總長度。此時(shí)，管外徑D是幾十毫米級別的長度。因此，肋高度Hr是毫米級別的高度。同樣地，肋寬度ffr、槽寬度Wg、肋間隔Pr以及濕周長度L也是毫米級別的長度。因此，肋高度Hr、肋寬度Wr、槽寬度Wg、肋間隔Pr以及濕周長度L的單位是[mm]。
[0092]接下來，對火爐壁管35的形狀進(jìn)行說明。如上所述，水在火爐壁管35的內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的狀態(tài)下流通。在該情況下，在被燃燒裝置22加熱的火爐壁管35中，存在產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象。因此，火爐壁管35形成為所述的小內(nèi)徑dl、大內(nèi)徑d2、管外徑D、槽寬度Wg、肋寬度Wr、間隔Pr、肋數(shù)量Nr以及肋高度Hr、濕周長度L滿足下述關(guān)系式的形狀。
[0093]在火爐壁管35中，槽寬度Wg、肋高度Hr以及管外徑D滿足“Wg/(Hr.D)>0.40”的關(guān)系式。在此，若設(shè)“Wg/(Hr.D)=r，則“F>0.40”。此時(shí)，肋高度Hr是“Hr>0”，肋部37形成為朝徑向內(nèi)側(cè)突出的結(jié)構(gòu)。另外，肋高度Hr、肋間隔Pr、肋數(shù)量Nr以及濕周長度L滿足“(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55”的關(guān)系式。詳細(xì)內(nèi)容后述，通過將火爐壁管35的形狀設(shè)為滿足所述關(guān)系式的形狀，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。此時(shí)，若管外徑D為“25mm< D < 40mm”，則效果更顯著。
[0094]形成螺旋形狀的肋部37的導(dǎo)程角是滿足所述關(guān)系式的角度。需要說明的是，導(dǎo)程角是相對于管軸方向的角度，若肋部37的導(dǎo)程角為0°，則成為沿著管軸方向的方向，若肋部37的導(dǎo)程角為90°，則成為沿著周向的方向。在此，肋部37的導(dǎo)程角也根據(jù)肋部37的數(shù)量相應(yīng)地適當(dāng)變更。換句話說，若肋部37的數(shù)量多，則肋部37的導(dǎo)程角形成為平緩的角度(接近0°)，另一方面，若肋部37的數(shù)量少，則肋部37的導(dǎo)程角形成為急劇的角度(接近90°)。
[0095]接下來，參照圖4以及圖5，說明根據(jù)焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的變化。圖4以及圖5是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。在此，圖4以及圖5的橫軸是賦予火爐壁31(火爐壁管35)的焓，其縱軸是管壁面溫度(火爐壁管35的溫度)。
[0096]如圖4以及圖5所示那樣，F(xiàn)1是示出“F= 0.35”時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為不滿足本實(shí)施例的關(guān)系式的以往的火爐壁管35的形狀。另外，F(xiàn)2是示出“F>0.40”時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為滿足本實(shí)施例的關(guān)系式的火爐壁管35的形狀。此外，F(xiàn)3是示出滿足“(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55”的關(guān)系式時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為滿足本實(shí)施例的關(guān)系式的另一火爐壁管35的形狀。需要說明的是，Tw是示出在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的溫度(流體溫度)的變化的圖表，Tmax是火爐壁管35能夠允許的極限管溫度。
[0097]在此，在圖4中，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度為能夠確保火爐壁管35的內(nèi)部的水的流動(dòng)穩(wěn)定性的低質(zhì)量速度，火爐壁管35的內(nèi)部成為超臨界壓力。具體而言，低質(zhì)量速度雖因管外徑D、小內(nèi)徑dl以及大內(nèi)徑d2的大小而有所不同，但例如在以額定輸出使鍋爐10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為火爐壁管35的平均質(zhì)量速度在1000(kg/m2s)以上且2000(kg/Vs)以下的范圍。需要說明的是，只要是能夠確?；馉t壁管35的內(nèi)部的水的流動(dòng)穩(wěn)定性的質(zhì)量速度，則不限于所述范圍。另外，在本實(shí)施例中，額定輸出是火力發(fā)電設(shè)備I的發(fā)電機(jī)的額定電輸出。
[0098]如圖4所示那樣，在情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則認(rèn)為管壁面溫度瞬態(tài)上升。換句話說，在^的情況下，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則確認(rèn)到在超臨界壓力時(shí)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象。
[0099]另一方面，如圖4所示那樣，在F2以及F3的情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，與F1的情況比較，可以認(rèn)為管壁面溫度緩慢上升。換句話說，在F2以及F3的情況下，即便賦予火爐壁管35的熱量增多，超臨界壓力時(shí)的熱傳導(dǎo)率的降低也得到抑制，確認(rèn)到能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0100]接著，在圖5中，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度與圖4相比減緩，為能夠使鍋爐10運(yùn)轉(zhuǎn)的最低限度(下限)的質(zhì)量速度。需要說明的是，火爐壁管35的內(nèi)部與圖4相同地成為超臨界壓力。具體而言，最低限度的質(zhì)量速度雖因管外徑D、小內(nèi)徑dl以及大內(nèi)徑d2的大小而有所不同，但例如在以額定輸出使鍋爐10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為火爐壁管35的平均質(zhì)量速度在1500(kg/m2s)以下的范圍。需要說明的是，只要是鍋爐10能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的最低限度的質(zhì)量速度，則不限于所述的范圍，一般下限為700kg/m2s左右。
[0101]如圖5所示那樣，在情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則可以認(rèn)為管壁面溫度瞬態(tài)上升。換句話說，在情況下，熱媒在火爐壁管35的內(nèi)部以達(dá)到最低限度的質(zhì)量速度流通，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則確認(rèn)到在超臨界壓力時(shí)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象。
[0102]另一方面，如圖5所示那樣，在^的情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，與F1的情況比較，雖然管壁面溫度緩慢上升，但可以認(rèn)為會(huì)超過極限管溫度Tmax。與此相對，在F3的情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則與F2的情況比較，管壁面溫度緩慢上升。換句話說，在F3的情況下，換言之在火爐壁管35的形狀滿足“(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55”的關(guān)系式的情況下，即便熱媒在火爐壁管35的內(nèi)部以達(dá)到最低限度的質(zhì)量速度流通，且賦予火爐壁管35的熱量增多，超臨界壓力時(shí)的熱傳導(dǎo)率的降低也得到抑制，確認(rèn)到能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0103]如上，根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，即便在內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的火爐壁管35中，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水處于低質(zhì)量速度或被賦予高熱流量的情況下，通過滿足Wg/(Hr.D)>0.40，如圖4所示那樣，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，由于能夠在超臨界壓力時(shí)抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此能夠抑制火爐壁管35的管溫度(火爐壁31的管壁面溫度)的上升。
[0104]另外，根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，即便在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水是達(dá)到下限的質(zhì)量速度，通過滿足(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55，如圖5所示那樣，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，即便在超臨界壓力時(shí)，水在火爐壁管35的內(nèi)部以達(dá)到下限的質(zhì)量速度流通，也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠抑制火爐壁管35的管溫度(火爐壁31的管壁面溫度)的上升。
[0105]另外，根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)M足所述關(guān)系式的火爐壁管35應(yīng)用于垂直管形火爐式的超臨界壓力變壓運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐。因此，能夠在超臨界壓力時(shí)抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，故而能夠適當(dāng)維持從火爐壁管35朝向水的熱傳遞，能夠穩(wěn)定地生成蒸汽。
[0106]另外，根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒕哂谢馉t壁管35的鍋爐10應(yīng)用于使用蒸汽渦輪11的火力發(fā)電設(shè)備I。因此，在鍋爐10中，能夠穩(wěn)定地生成蒸汽，故而能夠穩(wěn)定地朝向蒸汽渦輪11供給蒸汽，所以也能夠使蒸汽渦輪11的工作穩(wěn)定。
[0107]需要說明的是，在實(shí)施例1中，將作為導(dǎo)熱管而發(fā)揮功能的火爐壁管35應(yīng)用于傳統(tǒng)鍋爐，將傳統(tǒng)鍋爐應(yīng)用于火力發(fā)電設(shè)備I，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以將滿足所述關(guān)系式的導(dǎo)熱管應(yīng)用于廢熱回收鍋爐，將廢熱回收鍋爐應(yīng)用于煤炭氣化復(fù)合發(fā)電(IGCC)設(shè)備。換句話說，只要是導(dǎo)熱管的內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的貫流鍋爐，可以應(yīng)用于任一鍋爐。
[0108]另外，在實(shí)施例1中，在F2時(shí)，形成滿足“F>0.40”的關(guān)系式的火爐壁管35的形狀，在F3時(shí)，形成滿足“(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55”的關(guān)系式的火爐壁管35的形狀，但火爐壁管35的形狀不限于F2或者F3的形狀。即，火爐壁管35的形狀也可以設(shè)為組合內(nèi)的形狀與F3的形狀而成的形狀。
[0109]另外，在實(shí)施例1中，不特別限定火爐壁管35的肋部37的形狀，例如也可以設(shè)為圖6所示的形狀。圖6是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0110]如圖6所示那樣，火爐壁管35的肋部37的沿管軸方向剖切時(shí)的剖面形狀形成為將內(nèi)周面P2作為底面(下底)且將內(nèi)周面Pl作為上表面(上底)的梯形狀。需要說明的是，在該情況下，肋部37的肋高度Hr與實(shí)施例1相同地為從內(nèi)周面P2到肋部37位于徑向的最內(nèi)側(cè)的部位(即內(nèi)周面Pl)的高度。另外，槽寬度Wg是槽部36的管軸方向的一側(cè)的成為內(nèi)周面P2與肋部37的交界的彎曲的部位和槽部36的管軸方向的另一側(cè)的成為內(nèi)周面P2與肋部37的交界的彎曲的部位之間的寬度。
[0111]以上，如圖6所示那樣，火爐壁管35的肋部37也可以是具有相對于內(nèi)周面Pl以及內(nèi)周面P2形成為規(guī)定角度的彎曲部的形狀。需要說明的是，在圖6中，肋部37形成為梯形狀，但也可以是矩形狀或者三角形狀，不特別限定。
[0112]另外，火爐壁管35的肋部37的形狀也可以設(shè)為圖7所示的形狀。圖7是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0113]如圖7所示那樣，火爐壁管35的肋部37的沿管軸方向剖切時(shí)的剖面形狀形成為與內(nèi)周面P2連續(xù)并且向徑向內(nèi)側(cè)凸的彎曲的形狀。需要說明的是，在該情況下，肋部37的肋高度Hr與實(shí)施例1相同地，是從內(nèi)周面P2到肋部37位于徑向的最內(nèi)側(cè)的部位(即頂部)的高度。另外，槽寬度Wg是槽部36的管軸方向的一側(cè)的平坦的內(nèi)周面P2與彎曲的肋部37的交界和槽部36的管軸方向的另一側(cè)的平坦的內(nèi)周面P2與彎曲的肋部37的交界之間的寬度。
[0114]以上，如圖7所示那樣，火爐壁管35的肋部37也可以設(shè)為具有相對于內(nèi)周面Pl以及內(nèi)周面P2形成為規(guī)定的曲率半徑的連續(xù)的曲面的形狀。需要說明的是，在圖7中，肋部37設(shè)為向徑向內(nèi)側(cè)凸的彎曲形狀，但肋部37的徑向內(nèi)側(cè)的頂部也可以形成為平坦面，只要是與內(nèi)周面Pl以及內(nèi)周面P2連續(xù)的曲面，則不特別限定。
[0115]另外，火爐壁管35的肋部37的形狀也可以設(shè)為圖8以及圖9所示的形狀。圖8是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的沿管軸方向剖切時(shí)的局部剖視圖，圖9是示出火爐壁管的肋部的形狀的一個(gè)例子的以與管軸方向正交的面剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0116]如圖8所示那樣，火爐壁管35的肋部37的沿管軸方向剖切時(shí)的剖面形狀形成為以內(nèi)周面P2作為底面的三角形狀。此時(shí)，肋部37與內(nèi)周面P2形成的角度在水的流通方向的上游側(cè)與下游側(cè)不同。換句話說，肋部37在流通方向的上游側(cè)與內(nèi)周面P2形成的角度比在流通方向的下游側(cè)與內(nèi)周面P2形成的角度小。換句話說，對于肋部37，相對于水的流通方向，上游側(cè)的部位的斜度急劇，另一方面，下游側(cè)的部位的斜度平緩。
[0117]另外，如圖9所示那樣，火爐壁管35的肋部37的以與管軸方向正交的面剖切時(shí)的剖面形狀形成為以內(nèi)周面P2作為底面的三角形狀。此時(shí)，肋部37與內(nèi)周面P2形成的角度在水的回轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)與下游側(cè)不同。換句話說，肋部37在回轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)與內(nèi)周面P2形成的角度比在回轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)與內(nèi)周面P2形成的角度小。換句話說，對于肋部37，相對于水的回轉(zhuǎn)方向，上游側(cè)的部位的斜度急劇，另一方面，下游側(cè)的部位的斜度平緩。
[0118][實(shí)施例2]
[0119]接下來，參照圖10?圖13說明實(shí)施例2所涉及的火爐壁管35。圖10是示出越過階梯差時(shí)的流動(dòng)(后退流)與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的說明圖。圖11是示出與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。圖12是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。圖13涉及實(shí)施例2的火爐壁管，且是示出根據(jù)濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。需要說明的是，在實(shí)施例2中，為了避免重復(fù)記載，說明與實(shí)施例1不同的部分，并且對與實(shí)施例1相同結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。以下，說明實(shí)施例2所涉及的火爐壁管35的形狀。
[0120]火爐壁管35的內(nèi)部成為超臨界壓力的狀態(tài)，在該狀態(tài)下使水流通。此時(shí)，被燃燒裝置22加熱的實(shí)施例2的火爐壁管35形成為抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象并且熱傳導(dǎo)率高的形狀。
[0121]在此，由于火爐壁管35的內(nèi)部處于超臨界壓力，因此水以單相的狀態(tài)流通。另外，由于水在管軸方向上流動(dòng)，因此一邊通過肋部37施加回轉(zhuǎn)力一邊越過肋部37而流動(dòng)。此時(shí)，越過肋部37的流動(dòng)形成為所謂的后退流。以下，參照圖10對后退流與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系進(jìn)行說明。
[0122]圖10是示出越過階梯差時(shí)的流動(dòng)(后退流)與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的說明圖。圖10所示的供流體流動(dòng)的流路100形成為臺(tái)階部101從底面P4突出的流路。另外，形成底面P4的部位是槽部102。在此，流路100相當(dāng)于火爐壁管35的內(nèi)部流路。并且，臺(tái)階部101相當(dāng)于火爐壁管35的肋部37。另外，槽部102相當(dāng)于火爐壁管35的槽部36。此外，在流路100中流動(dòng)的流體相當(dāng)于作為熱媒的水。需要說明的是，流體流動(dòng)的規(guī)定的流動(dòng)方向相當(dāng)于水進(jìn)行流通的管軸方向。
[0123]在此，在流路100中，當(dāng)流體沿規(guī)定的流動(dòng)方向流動(dòng)時(shí)，流體在臺(tái)階部1I上流過之后，在臺(tái)階部101的角部剝離。剝離后的流體在附著點(diǎn)O附著于槽部102的底面P4。之后，附著于槽部102的底面P4的水沿著底面P4流向下游側(cè)。
[0124]此時(shí)，在規(guī)定的流動(dòng)方向上，底面P4的熱傳導(dǎo)率如圖10所示，在附著點(diǎn)O處，熱傳導(dǎo)率最高，隨著從附著點(diǎn)O朝向上游側(cè)以及下游側(cè)遠(yuǎn)離而熱傳導(dǎo)率降低。因此，為了提高火爐壁管35的熱傳導(dǎo)率，需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整附著點(diǎn)O的位置。
[0125]在此，附著點(diǎn)O的位置能夠通過改變肋高度Hr與肋寬度ffr而調(diào)整。換句話說，通過將肋高度Hr與肋寬度Wr設(shè)為最佳形狀，能夠?qū)⒏街c(diǎn)O的位置設(shè)在火爐壁管35的熱傳導(dǎo)率尚的位置。
[0126]因此，火爐壁管35形成為所述的小內(nèi)徑dl、大內(nèi)徑d2、管外徑D、槽寬度Wg、肋寬度Wr、間隔Pr、肋數(shù)量Nr以及肋高度Hr、濕周長度L滿足下述關(guān)系式的形狀。
[0127]在火爐壁管35中，槽寬度Wg、肋高度Hr以及管外徑D滿足“Wg/(Hr.D)>0.40”的關(guān)系式(以下，稱作(I)式)。在此，若“Wg/(Hr.D) = F”，則“F>0.40”。此時(shí)，肋高度Hr是“Hr>O”，肋部37形成為朝徑向的內(nèi)側(cè)突出的結(jié)構(gòu)。另外，肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr、肋數(shù)量Nr以及濕周長度L滿足“(Pr.Νγ)/(Ηγ.ΤΓ)>0.40?+9.0”的關(guān)系式(以下，稱作⑵式)。詳細(xì)內(nèi)容后述，通過將火爐壁管35的形狀設(shè)為滿足所述兩個(gè)關(guān)系式的形狀，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。
[0128]形成螺旋形狀的肋部37的導(dǎo)程角是滿足所述關(guān)系式的角度。需要說明的是，導(dǎo)程角是相對于管軸方向的角度，若肋部37的導(dǎo)程角是0°，則是沿管軸方向的方向，若肋部37的導(dǎo)程角是90°，則是沿周向的方向。在此，肋部37的導(dǎo)程角也根據(jù)肋部37的數(shù)量適當(dāng)?shù)刈兏?。換句話說，若肋部37的數(shù)量多，則肋部37的導(dǎo)程角形成為平緩的角度(接近0°)，另一方面，若肋部37的數(shù)量少，則肋部37的導(dǎo)程角形成為急劇的角度(接近90°)。
[0129]接下來，參照圖11以及圖12說明與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的變化。圖11以及圖12是與焓相應(yīng)地變化的火爐壁的管壁面溫度的一個(gè)例子的圖表。在此，圖11以及圖12的橫軸是賦予火爐壁31 (火爐壁管35)的焓，縱軸是管壁面溫度(火爐壁管35的溫度)。
[0130]如圖11以及圖12所示那樣，F(xiàn)1是示出“F= 0.35”時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為不滿足實(shí)施例1的關(guān)系式的以往的火爐壁管35的形狀。另外，F(xiàn)2是示出“F>0.40”時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為滿足實(shí)施例2的(I)式的火爐壁管35的形狀。此外，F(xiàn)4是示出滿足“F>0.40”以及“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)>0.40L+9.0”這兩個(gè)關(guān)系式時(shí)的管壁面溫度的變化的圖表，為滿足實(shí)施例2的兩個(gè)關(guān)系式的火爐壁管35的形狀。需要說明的是，Tw是示出在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的溫度(流體溫度)的變化的圖表，Tmax是火爐壁管35能夠允許的極限管溫度。
[0131 ]在此，在圖11中，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度是能夠確保火爐壁管35的內(nèi)部的水的流動(dòng)穩(wěn)定性的低質(zhì)量速度，火爐壁管35的內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力。具體而言，低質(zhì)量速度因管外徑D、小內(nèi)徑dl以及大內(nèi)徑d2的大小而不同，但例如在以額定輸出使鍋爐10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為火爐壁管35的平均質(zhì)量速度在1000(kg/m2s)以上且2000(kg/Vs)以下的范圍。需要說明的是，只要是能夠確?；馉t壁管35的內(nèi)部的水的流動(dòng)穩(wěn)定性的質(zhì)量速度，則不限于所述的范圍。另外，在實(shí)施例2中，額定輸出是火力發(fā)電設(shè)備I的發(fā)電機(jī)的額定電輸出。
[0132]如圖11所示那樣，在情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則可以認(rèn)為管壁面溫度瞬態(tài)上升。換句話說，在情況下，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則確認(rèn)到在超臨界壓力時(shí)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象。
[0133]另一方面，如圖11所示那樣，在^的情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，可以認(rèn)為與F1的情況比較，管壁面溫度緩慢地上升。換句話說，確認(rèn)到在F2的情況下，即便賦予火爐壁管35的熱量增多，超臨界壓力時(shí)的熱傳導(dǎo)率的降低也得到抑制，能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。換句話說，確認(rèn)到滿足(I)式的火爐壁管35的形狀能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0134]此外，如圖11所示那樣，在F4的情況下，可以認(rèn)為在從小焓到大焓的范圍內(nèi)，與F2的情況比較管壁面溫度較低。換句話說，在F4的情況下，與賦予火爐壁管35的熱量的大小無關(guān)地，與F2的情況相比火爐壁管35的熱傳導(dǎo)率提高，另外，確認(rèn)到即便在賦予火爐壁管35的熱量增多的情況下，超臨界壓力時(shí)的熱傳導(dǎo)率的降低也得到抑制，能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。換句話說，確認(rèn)到滿足(I)式以及(2)式的火爐壁管35的形狀能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，并且能夠提高熱傳導(dǎo)率。
[0135]接著，在圖12中，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度與圖11相比較慢，是使鍋爐10能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的最低限度(下限)的質(zhì)量速度。需要說明的是，火爐壁管35的內(nèi)部與圖11相同地為超臨界壓力。具體而言，雖然最低限度的質(zhì)量速度因管外徑D、小內(nèi)徑dl以及大內(nèi)徑d2的大小而不同，但例如在以額定輸出使鍋爐10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為火爐壁管35的平均質(zhì)量速度在1500(kg/m2s)以下的范圍。需要說明的是，只要是鍋爐10能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的最低限度的質(zhì)量速度，則不限于所述的范圍，但一般來說下限為700kg/m2s左右。
[0136]如圖12所示那樣，在情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則可以認(rèn)為管壁面溫度瞬態(tài)上升。換句話說，在情況下，熱媒在火爐壁管35的內(nèi)部以最低限度的質(zhì)量速度流通，若賦予火爐壁管35的熱量增多，則確認(rèn)到在超臨界壓力時(shí)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)率降低的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象。
[0137]另一方面，如圖12所示那樣，在^的情況下，若焓增大，換句話說，若賦予火爐壁管35的熱量增多，可以認(rèn)為與F1的情況相比，雖然管壁面溫度緩慢上升，但會(huì)超過極限管溫度
Tmax ο
[0138]與此相對，如圖12所示那樣，在F4的情況下，可以認(rèn)為在從小焓到大焓的范圍內(nèi)，與^的情況相比管壁面溫度較低。換句話說，確認(rèn)到在F4的情況下，與賦予火爐壁管35的熱量的大小無關(guān)地，與F2的情況相比火爐壁管35的熱傳導(dǎo)率提高。另外，確認(rèn)到即便熱媒在火爐壁管35的內(nèi)部以最低限度的質(zhì)量速度流通，且賦予火爐壁管35的熱量增多，超臨界壓力時(shí)的熱傳導(dǎo)率的降低也得到抑制，能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生。換句話說，確認(rèn)到滿足(I)式以及(2)式的火爐壁管35的形狀能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。
[0139]接下來，參照圖13，說明示出根據(jù)濕周長度L變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表與所述的F4所涉及的區(qū)域的關(guān)系。圖13涉及實(shí)施例2的火爐壁管，是示出根據(jù)濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。需要說明的是，在圖13的圖表中，橫軸是濕周長度L，縱軸是“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)” ο
[0140]圖13所示的SI是“(Pr.Nr)/(Hr.ffr) =0.40L+9.0”的線，所述的F4所涉及的區(qū)域是(Pr.Nr)/(Hr.ffr)的值為大于SI的值的區(qū)域。換句話說，實(shí)施例2的火爐壁管35通過將肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr、肋數(shù)量Nr、濕周長度L設(shè)為包含在F4的區(qū)域內(nèi)的形狀，從而能夠形成為可抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生且提高熱傳導(dǎo)率的形狀。
[0141]如上，根據(jù)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部處于超臨界壓力的火爐壁管35中，通過滿足uWg/(Hr.D) >0.40” 并且滿足 “(Pr.Nr)/(Hr.Wr) >0.40L+9.0”，能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。因此，在超臨界壓力時(shí)，通過抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率，無論焓大小都能夠抑制管溫度(火爐壁31的管壁面溫度)的上升。
[0142]另外，根據(jù)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)，即便在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水處于低質(zhì)量速度(平均質(zhì)量速度為1000?2000kg/m2s)或被賦予高熱流量，降低在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度(平均質(zhì)量速度為1500kg/m2s以下)的情況下，在超臨界壓力時(shí)也能夠抑制導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生并提高熱傳導(dǎo)率。
[0143]另外，根據(jù)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)M足所述關(guān)系式的火爐壁管35應(yīng)用于垂直管形火爐式的超臨界壓力變壓運(yùn)轉(zhuǎn)鍋爐。因此，在超臨界壓力時(shí)，由于能夠抑制火爐壁管35的導(dǎo)熱惡化現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此能夠適當(dāng)?shù)鼐S持從火爐壁管35朝向水的熱傳遞，能夠穩(wěn)定地生成蒸汽。
[0144]另外，根據(jù)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒕哂谢馉t壁管35的鍋爐10應(yīng)用于使用蒸汽渦輪11的火力發(fā)電設(shè)備I。因此，在鍋爐10中，能夠穩(wěn)定地生成蒸汽，故而能夠穩(wěn)定地朝向蒸汽渦輪11供給蒸汽，因此蒸汽渦輪11的工作也能夠變穩(wěn)定。
[0145]需要說明的是，在實(shí)施例2中，將作為導(dǎo)熱管而發(fā)揮功能的火爐壁管35應(yīng)用于傳統(tǒng)鍋爐，將傳統(tǒng)鍋爐應(yīng)用于火力發(fā)電設(shè)備I，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以將滿足所述關(guān)系式的導(dǎo)熱管應(yīng)用于廢熱回收鍋爐，將廢熱回收鍋爐應(yīng)用于煤炭氣化復(fù)合發(fā)電(IGCC)設(shè)備。換句話說，只要是導(dǎo)熱管的內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力的貫流鍋爐，可以應(yīng)用于任一鍋爐。
[0146]另外，在實(shí)施例2中，不特別限定火爐壁管35的肋部37的形狀，例如也可以與實(shí)施例I相同地設(shè)為圖6?圖9所示的形狀。
[0147][實(shí)施例3]
[0148]接下來，參照圖14說明實(shí)施例3所涉及的火爐壁管35。圖14涉及實(shí)施例3的火爐壁管，是示出根據(jù)濕周長度L相應(yīng)地變化的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。需要說明的是，在實(shí)施例3中同樣地，為了避免重復(fù)記載，說明與實(shí)施例1、2不同的部分，并對與實(shí)施例1、2相同結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。在實(shí)施例2中，關(guān)于管外徑D未特別言及，但在實(shí)施例3中，將火爐壁管35的管外徑D形成為滿足“25mm< D < 35mm”。以下，說明實(shí)施例3所涉及的火爐壁管35。
[0149]如實(shí)施例2記載地，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的平均質(zhì)量速度成為1000(kg/m2s)以上且2000(kg/Vs)以下的范圍，或者成為1500(kg/Vs)以下且鍋爐10能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的最低限度的質(zhì)量速度以上。這樣，在火爐壁管35的內(nèi)部流通的水的質(zhì)量速度成為預(yù)先確定的質(zhì)量速度。其原因在于，為了使?jié)M足(I)式以及(2)式的火爐壁管35的熱傳導(dǎo)率最佳，通過設(shè)在所述的質(zhì)量速度的范圍內(nèi)，從而使圖10所示的附著點(diǎn)O的位置成為最佳位置。此時(shí)，若火爐壁管35的管外徑D變小則質(zhì)量流速增大，另一方面，若管外徑D增大則質(zhì)量流速變小。在此，若火爐壁管35的管外徑D的大小過大或者過小，則脫離所述的質(zhì)量流速的范圍，由此，存在圖10所示的附著點(diǎn)O的位置從最佳位置變化的可能性。因此，為了成為與滿足(I)式以及(2)式的火爐壁管35的形狀相適的質(zhì)量流速，火爐壁管35的管外徑D成為下述的范圍。
[0150]在實(shí)施例3中，將火爐壁管35的管外徑D形成為“25mm <D< 35mm”。在此，如圖14所示那樣，由成為“25mm< DS 35mm”的范圍的管外徑D規(guī)定的區(qū)域是被兩條線S2夾著的區(qū)域。換句話說，濕周長度L利用以管外徑D作為因數(shù)的函數(shù)定義，若管外徑D增大，則濕周長度L增大，若管外徑D變小，則濕周長度L變小。并且，兩條線S2中的圖14的左側(cè)的線S2是管外徑“D= 25mm”的線，圖14的右側(cè)的線S2是管外徑“D = 35mm”的線。并且，實(shí)施例3的火爐壁管35形成為使肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr、肋數(shù)量Nr、濕周長度L包含在由線SI規(guī)定的F4的區(qū)域與被兩條線S2夾著的區(qū)域重復(fù)的重復(fù)區(qū)域內(nèi)的形狀。
[0151]如上，根據(jù)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)，通過將管外徑D設(shè)為“25mm<D < 35mm”，能夠使水的質(zhì)量流速成為所述的范圍，能夠使水的質(zhì)量流速成為適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量流速。因此，能夠形成與滿足
(I)式以及(2)式的火爐壁管35的形狀相適的質(zhì)量流速，故而能夠使附著點(diǎn)O的位置成為最佳位置，使熱傳導(dǎo)率的性能達(dá)到最佳。
[0152][實(shí)施例4]
[0153]接下來，參照圖15說明實(shí)施例4所涉及的火爐壁管35。圖15涉及實(shí)施例4的火爐壁管，是示出根據(jù)濕周長度L相應(yīng)地變化的肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr以及肋數(shù)量Nr的關(guān)系的圖表。需要說明的是，在實(shí)施例4中同樣地，為了避免重復(fù)記載，說明與實(shí)施例1?3不同的部分，并對與實(shí)施例1?3相同結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。在實(shí)施例4中，對(2)式設(shè)置上限值。以下，說明實(shí)施例4所涉及的火爐壁管35。
[0154]在實(shí)施例4的火爐壁管35中，肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度ffr、肋數(shù)量Nr以及濕周長度L在滿足(I)式以及(2)式的基礎(chǔ)上還滿足“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)<0.40L+80”的關(guān)系式(以下，稱作(3)式)。換句話說，組合(2)式與(3)式，實(shí)施例3的火爐壁管35形成為“0.40L+9.0<(Pr.Nr)/(Hr.Wr) <0.40L+80” 白勺范圍。
[0155]在此，在(2)式、S卩“(Pr.Nr)/(Hr.Wr) >0.40L+9.0”的式子中，由于未設(shè)定“(Pr.Nr)/(Hr.ffr)”的上限值，因此若左邊的式子極端增大，則形成肋間隔Pr變寬，肋數(shù)量Nr增多，肋高度Hr變?yōu)榱?，肋寬度ffr變?yōu)榱愕姆较?。在該情況下，不容易維持火爐壁管35的形狀。
[0156]因此，在實(shí)施例4中，對(3)式設(shè)置有上限值。在此，如圖15所示那樣，線S3是“(Pr.Nr)/(Hr.Wr)=0.40L+80”。并且，實(shí)施例4的火爐壁管35形成為使肋高度處、肋間隔作、肋寬度ffr、肋數(shù)量Nr、濕周長度L處于由線SI規(guī)定的F4的區(qū)域、被兩條線S2夾著的區(qū)域以及比線S3小的區(qū)域重復(fù)的重復(fù)區(qū)域內(nèi)的形狀。換句話說，實(shí)施例4的火爐壁管35形成為被線S1、兩條線S2以及線S3包圍的區(qū)域內(nèi)的、肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr、肋數(shù)量Nr、濕周長度L。
[0157]如上，根據(jù)實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)，通過利用(3)式規(guī)定上限值，肋高度Hr、肋間隔Pr、肋寬度Wr、肋數(shù)量Nr、濕周長度L不會(huì)發(fā)散，能夠容易地將火爐壁管35維持為適當(dāng)形狀。
[0158]需要說明的是，在實(shí)施例1?4中，未特別限定螺旋形狀的槽部36以及肋部37的回轉(zhuǎn)方向，回轉(zhuǎn)方向可以是順時(shí)針方向也可以是逆時(shí)針方向，不特別限定。
[0159][附圖標(biāo)記]
[0160]I火力發(fā)電設(shè)備
[0161]10 鍋爐
[0162]11蒸汽渦輪
[0163]21 火爐
[0164]22燃燒裝置
[0165]31火爐壁
[0166]35火爐壁管
[0167]36 槽部
[0168]37 肋部
[0169]100 流路
[0170]101臺(tái)階部
[0171]102 槽部
[0172]D管外徑
[0173]dl小內(nèi)徑
[0174]d2大內(nèi)徑
[0175]Wg槽寬度
[0176]Wr肋寬度
[0177]Hr肋高度
[0178]Pl內(nèi)周面
[0179]P2內(nèi)周面
[0180]P3外周面
[0181]P4 底面
[0182]L濕周長度
[0183]O附著點(diǎn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種導(dǎo)熱管，其設(shè)置于鍋爐中，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備: 形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及 利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部， 在沿所述管軸方向剖切而成的剖面中，在將所述槽部的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將管外徑[mm]設(shè)為D時(shí)， 所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足:Wg/(Hr.D)>0.40o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1000?2000kg/m2s。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面的濕周長度[mm]設(shè)為L時(shí)， 所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足:(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1500kg/m2s以下。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 所述管外徑D[mm]形成為25mm < D < 40mm。6.—種導(dǎo)熱管，其設(shè)置于鍋爐中，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備: 形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及 利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部， 在將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面的濕周長度[mm]設(shè)為L時(shí)， 所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足:(Pr.Nr)/Hr>1.25L+55。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1500kg/m2s以下。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在沿所述管軸方向剖切而成的剖面中，在將所述槽部的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將管外徑[mm]設(shè)為D時(shí)， 所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足:Wg/(Hr.D)>0.40o9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1000?2000kg/m2s。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 所述管外徑D[mm]形成為25mm < D < 40mm。11.一種導(dǎo)熱管，其設(shè)置于鍋爐中，內(nèi)部達(dá)到超臨界壓力，且熱媒在該導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通，其特征在于，具備: 形成于內(nèi)周面且為朝向管軸方向的螺旋形狀的槽部；以及 利用螺旋形狀的所述槽部而以朝向徑向的內(nèi)側(cè)突出的方式形成的肋部， 在將所述肋部的在所述徑向上的高度[mm]設(shè)為Hr，將所述肋部的在所述管軸方向上的間隔[mm]設(shè)為Pr，將所述肋部的在所述內(nèi)周面的周向上的寬度[mm]設(shè)為ffr，將位于與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面內(nèi)的所述肋部的數(shù)量設(shè)為Nr，將與所述管軸方向垂直地剖切而成的剖面的濕周長度[_]設(shè)為L，將沿所述管軸方向剖切而成的剖面內(nèi)的所述槽部的在所述管軸方向上的寬度[mm]設(shè)為Wg，將管外徑[mm]設(shè)為D時(shí)， 所述槽部的寬度Wg[mm]、所述肋部的高度Hr[mm]以及所述管外徑D[mm]滿足:Wg/(Hr.D)>0.40， 并且所述肋部的高度Hr[mm]、所述肋部的間隔Pr[mm]、所述肋部的寬度ffr[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足:(Pr.Nr)/(Hr.Wr) >0.40L+9.0。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1000?2000kg/m2s。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 在以額定輸出使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在構(gòu)成火爐壁的導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒的平均質(zhì)量速度為1500kg/m2s以下。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 所述管外徑D[mm]形成為25_ < D < 35_。15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱管，其特征在于， 所述肋部的高度Hr [mm]、所述肋部的間隔Pr [mm]、所述肋部的寬度^.[mm]、所述肋部的數(shù)量Nr以及濕周長度L[mm]滿足:(Pr.Nr)/(Hr.Wr)<0.40L+80。16.—種鍋爐，其特征在于， 具有作為火爐壁管使用的權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱管，所述火爐壁管構(gòu)成所述鍋爐的火爐壁且在以額定輸出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在超臨界壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)。17.—種鍋爐，其特征在于， 通過利用火焰的輻射或者高溫氣體對權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱管進(jìn)行加熱，由此將在所述導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通的所述熱媒加熱。18.一種蒸汽渦輪設(shè)備，其特征在于，具備: 權(quán)利要求16或17所述的鍋爐；以及 蒸汽渦輪，其利用作為所述熱媒的水被加熱而生成的蒸汽進(jìn)行工作，所述水在設(shè)置于所述鍋爐中的所述導(dǎo)熱管的內(nèi)部流通。
【文檔編號(hào)】F22B37/12GK105849463SQ201480070419
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月25日
【發(fā)明人】中拂博之, 金卷裕, 金卷裕一, 堂本和宏, 山崎義倫
【申請人】三菱日立電力系統(tǒng)株式會(huì)社